資源簡介

章末核心素養提升
波粒二象性
一、光電效應的實驗規律和光電效應方程的綜合問題(思想方法)
1.愛因斯坦光電效應方程hν＝W＋mv2
W表示金屬的逸出功，νc表示金屬的極限頻率，則W＝hνc。
2.以頻率為紐帶，利用能量守恒的思想分析光電效應與氫原子能級躍遷綜合問題。
例1 圖甲為某實驗小組探究光電效應規律的實驗裝置，用a、b、c三束單色光分別照射同一光電管，得到光電流與對應電壓之間的關系圖像如圖乙所示，下列判斷正確的是(　　)
A.單色光的強度Ia>Ib>Ic
B.單色光的頻率νa>νb>νc
C.逸出光電子的最大初動能Eka>Ekb>Ekc
D.從開始照射到產生光電流的時間ta>tb>tc
總結提升
物理量 求解方法
最大初動能Ek(mv2) Ek＝mv2＝hν－W，ν＝
遏止電壓Uc eUc＝mv2、hν＝W＋mv2 Uc＝
極限頻率νc νc＝
訓練1 (2024·山東日照高二期末)美國物理學家密立根從1907年開始以精湛的技術測量光電效應中幾個重要的物理量。在一次實驗中得到的某金屬遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系圖線如圖所示，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，e＝1.6×10－19C，幾種金屬的逸出功如下表所示。根據提供的信息可以判斷實驗中所用的金屬是(　　)
金屬 逸出功(eV)
鎢 4.54
鈣 3.20
鈉 2.29
銣 2.13
A.鎢 B.鈣
C.銣 D.鈉
二、對波粒二象性的理解
1.光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振現象說明光具有波動性，光電效應現象、康普頓效應則證明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性。對于光子這樣的微觀粒子只有從波粒二象性出發，才能統一說明光的各種行為。
(2)大量光子產生的效果顯示出光的波動性，少數光子產生的效果顯示出粒子性，且隨著光的頻率的增大，波動性越來越不顯著，而粒子性卻越來越顯著。
2.運動著的實物粒子(如電子、質子等)都有一種波與之對應(物質波的波長λ＝，頻率ν＝)。
3.物質波與光波一樣都屬于概率波。概率波的實質是指粒子在空間分布的概率是受波動規律支配的。
例2 (多選)現代物理學認為，光和實物粒子都具有波粒二象性，下列事實中突出體現波動性的是(　　)
A.一定頻率的光照射到鋅板上，光的強度越大，單位時間內鋅板上發射的光電子就越多
B.肥皂液是無色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的
C.質量為10－3 kg、速度為10－2 m/s的小球，其德布羅意波長約為10－23 m，不過我們能清晰地觀測到小球運動的軌跡
D.人們常利用熱中子研究晶體的結構，因為熱中子的德布羅意波長與晶體中原子間距大致相同
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
訓練2 (2024·江蘇泰州市期末)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法錯誤的是(　　)
A.光電效應現象揭示了光的波動性
B.電子束的衍射實驗說明電子具有波動性
C.普朗克首先提出了能量子假說
D.動能相等的質子和電子，電子的物質波波長長
章末核心素養提升
知識網絡構建
極限頻率　瞬時性　波粒二象性　衍射　
核心素養提升
例1 A　[由乙圖可知，在電壓相同時，a的光強最大，其次是b的光強，最后是c的光強，故A正確；由Ekm＝eUc知，光電子的最大初動能與遏止電壓成正比，所以Ekb>Eka＝Ekc，故C錯誤；由愛因斯坦的光電效應方程可得單色光的頻率越大，光電子的最大初動能越大，且遏止電壓與光電子的最大初動能成正比，所以遏止電壓越大，頻率越大，應是νb >νa ＝νc，故B錯誤；光電效應的發生不需要時間，光電流是瞬間產生的，所以三束入射光的光電流發生的時間是相等的，故D錯誤。]
訓練1 D　[根據愛因斯坦光電效應方程hν＝W＋mv2，遏止電壓與最大初動能關系為eUc＝mv2，可得Uc＝－，當遏止電壓為零時，入射光的能量等于逸出功，由圖像可知，當Uc＝0時，有ν＝5.52×1014Hz，逸出功為W＝hν＝ eV≈2.29 eV，故D正確。]
例2 BD　[光電效應說明光有粒子性，A錯誤；白光在肥皂泡上發生薄膜干涉時，會出現彩色條紋，光的干涉現象說明了光有波動性，B正確；由于實物的波長很小，波動性不明顯，表現為粒子性，C錯誤；用熱中子研究晶體結構，其實是通過中子的衍射來“觀察”晶體的，是利用中子的波動性，D正確。]
訓練2 A　[光電效應現象揭示了光的粒子性，A錯誤；電子束的衍射實驗說明電子具有波動性，B正確；普朗克首先提出了能量子假說，C正確；若質子和電子動能相等，根據p＝知電子的動量小，又根據λ＝知電子的物質波波長比質子的長，D正確。](共16張PPT)
章末核心素養提升
第6章 波粒二象性
目 錄
CONTENTS
知識網絡構建
01
核心素養提升
02
知識網絡構建
1
極限頻率
瞬時性
波粒二象性
衍射
核心素養提升
2
一、光電效應的實驗規律和光電效應方程的綜合問題(思想方法)
A
例1 圖甲為某實驗小組探究光電效應規律的實驗裝置，用a、b、c三束單色光分別照射同一光電管，得到光電流與對應電壓之間的關系圖像如圖乙所示，下列判斷正確的是(　　)
A.單色光的強度Ia>Ib>Ic
B.單色光的頻率νa>νb>νc
C.逸出光電子的最大初動能Eka>Ekb>Ekc
D.從開始照射到產生光電流的時間ta>tb>tc
解析　由乙圖可知，在電壓相同時，a的光強最大，其次是b的光強，最后是c的光強，故A正確；由Ekm＝eUc知，光電子的最大初動能與遏止電壓成正比，所以Ekb>Eka＝Ekc，故C錯誤；由愛因斯坦的光電效應方程可得單色光的頻率越大，光電子的最大初動能越大，且遏止電壓與光電子的最大初動能成正比，所以遏止電壓越大，頻率越大，應是νb >νa ＝νc，故B錯誤；光電效應的發生不需要時間，光電流是瞬間產生的，所以三束入射光的光電流發生的時間是相等的，故D錯誤。
總結提升
D
訓練1 (2024·山東日照高二期末)美國物理學家密立根從1907年開始以精湛的技術測量光電效應中幾個重要的物理量。在一次實驗中得到的某金屬遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系圖線如圖所示，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，e＝1.6×10－19C，幾種金屬的逸出功如下表所示。根據提供的信息可以判斷實驗中所用的金屬是(　　)
金屬 逸出功(eV)
鎢 4.54
鈣 3.20
鈉 2.29
銣 2.13
A.鎢 B.鈣 C.銣 D.鈉
二、對波粒二象性的理解
1.光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振現象說明光具有波動性，光電效應現象、康普頓效應則證明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性。對于光子這樣的微觀粒子只有從波粒二象性出發，才能統一說明光的各種行為。
(2)大量光子產生的效果顯示出光的波動性，少數光子產生的效果顯示出粒子性，且隨著光的頻率的增大，波動性越來越不顯著，而粒子性卻越來越顯著。
BD
例2 (多選)現代物理學認為，光和實物粒子都具有波粒二象性，下列事實中突出體現波動性的是(　　)
A.一定頻率的光照射到鋅板上，光的強度越大，單位時間內鋅板上發射的光電子就越多
B.肥皂液是無色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的
C.質量為10－3 kg、速度為10－2 m/s的小球，其德布羅意波長約為10－23 m，不過我們能清晰地觀測到小球運動的軌跡
D.人們常利用熱中子研究晶體的結構，因為熱中子的德布羅意波長與晶體中原子間距大致相同
解析　光電效應說明光有粒子性，A錯誤；白光在肥皂泡上發生薄膜干涉時，會出現彩色條紋，光的干涉現象說明了光有波動性，B正確；由于實物的波長很小，波動性不明顯，表現為粒子性，C錯誤；用熱中子研究晶體結構，其實是通過中子的衍射來“觀察”晶體的，是利用中子的波動性，D正確。
A
訓練2 (2024·江蘇泰州市期末)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法錯誤的是(　　)
A.光電效應現象揭示了光的波動性
B.電子束的衍射實驗說明電子具有波動性
C.普朗克首先提出了能量子假說
D.動能相等的質子和電子，電子的物質波波長長

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